Question

19．鋁和氫氧化鉀都是重要的工業(yè)產(chǎn)品，請(qǐng)回答問(wèn)題：
（1）金屬鋁的生產(chǎn)是以Al₂O₃為原料，在熔融狀態(tài)下進(jìn)行電解，化學(xué)方程式為：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Al+3O₂Na₃AlF₆，電極均由石墨材料做成，電解時(shí)不斷消耗的電極是陽(yáng)極（填“陰極”或“陽(yáng)極”），原因是C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂（用化學(xué)方程式表示）．
（2）對(duì)鋁制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長(zhǎng)其使用壽命．以處理過(guò)的鋁材為陽(yáng)極，在H₂SO₄溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極反應(yīng)式為2Al+3H₂O-6e^-=Al₂O₃+6H⁺．
（3）鋁電池性能優(yōu)越，Al-Ag₂O電池可用作水下動(dòng)力電源，化學(xué)反應(yīng)為：2Al+3Ag₂O+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]+6Ag．則負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-，正極附近溶液的堿性增強(qiáng)（填“增強(qiáng)”、“不變”或“減弱”）．
（4）工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純．電解槽內(nèi)裝有陽(yáng)離子交換膜（只允許陽(yáng)離子通過(guò)），其工作原理如圖所示．
①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
②陰極區(qū)堿性增強(qiáng)的原因是通電開(kāi)始后，水電離產(chǎn)生的H⁺在陰極放電，留下的OH^-又不能通過(guò)陽(yáng)離子交換膜，所以陰極附近溶液pH會(huì)增大
③除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口B（填寫(xiě)“A”或“B”）導(dǎo)出．

Answer 1

分析 （1）電極均由石墨材料做成，電極過(guò)程中陽(yáng)極生成氧氣會(huì)和碳反應(yīng)生成二氧化碳；
（2）以處理過(guò)的鋁材為陽(yáng)極，在H₂SO₄溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，電解過(guò)程中鋁做陽(yáng)極失去電子生成氧化鋁，依據(jù)原子守恒和電子守恒寫(xiě)出電極反應(yīng)；
（3）Al-Ag₂O電池可用作水下動(dòng)力電源，化學(xué)反應(yīng)為2A1+3Ag₂O+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]+6Ag，反應(yīng)是原電池反應(yīng)，依據(jù)元素化合價(jià)變化判斷，化合價(jià)升高失電子的做負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價(jià)降低得到電子的做電池正極發(fā)生還原反應(yīng)；
（4）①用陽(yáng)離子交換膜電解法除去工業(yè)品氫氧化鉀溶液中的雜質(zhì)含氧酸根，相當(dāng)于電解水，陽(yáng)極氫氧根離子放電；
②電解時(shí)，陽(yáng)極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陰極：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中陰極區(qū)H⁺放電，H⁺濃度減小，使水的電離平衡向右移動(dòng)促進(jìn)水的電離，OH^-濃度增大；
③在陰極和陽(yáng)極之間有陽(yáng)離子交換膜，只允許陽(yáng)離子K⁺和H⁺通過(guò)，這樣就在陰極區(qū)聚集大量的K⁺和OH^-，從而產(chǎn)生純的氫氧化鉀溶液，所以除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從溶液出口在陰極區(qū)．

解答 解：（1）電極均由石墨材料做成，電極過(guò)程中陽(yáng)極生成氧氣會(huì)和碳反應(yīng)生成二氧化碳；陽(yáng)極不斷減少，故答案為：陽(yáng)極；C+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO₂；
（2）以處理過(guò)的鋁材為陽(yáng)極，在H₂SO₄溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，電解過(guò)程中鋁做陽(yáng)極失去電子生成氧化鋁，依據(jù)原子守恒和電子守恒寫(xiě)出電極反應(yīng)為：2Al+3H₂O-6e^-=Al₂O₃+6H⁺，故答案為：2Al+3H₂O-6e^-=Al₂O₃+6H⁺；
（3）Al-Ag₂O電池可用作水下動(dòng)力電源，化學(xué)反應(yīng)為2A1+3Ag₂O+2NaOH+3H₂O═2Na[Al（OH）₄]+6Ag，反應(yīng)是原電池反應(yīng)，依據(jù)元素化合價(jià)變化判斷，鋁元素化合價(jià)升高失電子的做負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-；銀元素化合價(jià)降低得到電子的做電池正極發(fā)生還原反應(yīng)；電極反應(yīng)為：Ag₂O+H₂O+2e^-=2Ag+2OH^-；正極附近生成了氫氧根離子，附近的堿性增強(qiáng)，故答案為：Al+4OH^--3e^-=[Al（OH）₄]^-；增強(qiáng)；
（4）①用陽(yáng)離子交換膜電解法除去工業(yè)品氫氧化鉀溶液中的雜質(zhì)含氧酸根，相當(dāng)于電解水，故電解時(shí)，陽(yáng)極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②陰極：4H⁺+4e^-=2H₂↑，其中陰極區(qū)H⁺放電，H⁺濃度減小，使水的電離平衡向右移動(dòng)促進(jìn)水的電離，在陰極和陽(yáng)極之間有陽(yáng)離子交換膜，只允許陽(yáng)離子K⁺和H⁺通過(guò)，留下的OH^-濃度增大，陰極附近溶液pH會(huì)增大，
故答案為：通電開(kāi)始后，水電離產(chǎn)生的H⁺在陰極放電，留下的OH^-又不能通過(guò)陽(yáng)離子交換膜，所以陰極附近溶液pH會(huì)增大；
③在陰極區(qū)聚集大量的K⁺和OH^-，從而產(chǎn)生純的氫氧化鉀溶液，除雜后的氫氧化鉀溶液從出口B導(dǎo)出，故答案為：B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電解原理、原電池工作原理，側(cè)重電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，題目難度中等，注意掌握原電池、電解質(zhì)的工作原理，明確電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)原則，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力．